Пристрій для буріння свердловин

Винахід стосується галузі буріння свердловин, а саме - пристроїв, призначених для буріння вертикальних, похилих та горизонтальних нафтових і газових свердловин обертовим способом. Відомий пристрій для буріння свердловин [Авт. св. СССР №1474252, Кл. Е21В21/00], до складу якого входить породоруйнівний інструмент та наддолотний перехідник з розміщеним у ньому струминним насосом, сопло якого сполучається з каналом для підведення промивального розчину, дифузор - з затрубним простором, а камера змішування - з промивальним каналом долота. Даний пристрій передбачає створення у привибійній зоні свердловини зворотнього промивання вибою, що робить неможливим використання найбільш поширених при бурінні експлуатаційних свердловин гідромоніторних доліт. Відомий також пристрій для буріння свердловин [Султанов Б.З. Управление устойчивостью и динамикой бурильной колонны. - М.: Недра, 1991. -208с. (с.114)], до складу якого входить долото та наддолотний перехідник з розміщеним у ньому струминним насосом, сопло якого сполучається з каналом для підведення промивального розчину, дифузор - з промивальним каналом долота, а камера змішування - з наддолотним простором. Недоліком цієї конструкції є значна залежність величини витрати на вибої свердловини від степені його зашламування. Причому ежекційна система не має здатності до самовідновлення нормального режиму роботи: зростання об'єму шламу на вибої зменшує витрату промивальної рідини, в той самий час як відновлення нормальної циркуляції вимагає підсилення її інтенсивності. Найбільш близькою до запропонованої є конструкція пристрою для буріння свердловин [Пат. Російської Федерації №2001231, кл. Е21В10/18). що включає бурове долото з промивальним каналом та наддолотний перехідник з радіальними каналами з розміщеними у ньому допоміжним струминним насосом для примусового видалення шламу, сопло якого сполучається з радіальним каналом промивального патрубка, дифузор - з радіальним каналом перехідника і затрубним простором, а камера змішування - з шламовими каналами і наддолотним простором та промивальним патрубком, порожнина якого сполучається з промивальним каналом долота і каналом для підведення промивальної рідини. Всмоктувальне промивання вибою, що реалізується в конструкції прототипу, дозволяє зменшити небезпеку накопичення шламу в наддолотній зоні, проте погіршується безпосереднє очищення вибою, оскільки витрата промивальної рідини, що виходить з насадок долота суттєво менша продуктивності бурового насоса на величину, яка подається на сопло струминного насоса. Задача винаходу полягає у підвищенні ефективності буріння нафтових і газових свердловин шляхом створення різниці тисків на зашламованому вибої і збільшення витрати промивальної рідини на чистому вибої. Поставлена задача вирішується тим, що відомий пристрій для буріння свердловин. що включає бурове долото з промивальним каналом та наддолотний перехідник з радіальними каналами з розміщеними у ньому допоміжним струминним насосом для примусового видалення шламу, сопло якого сполучається з радіальним каналом промивального патрубка, дифузор - з радіальним каналом перехідника і затрубним простором, а камера змішування - з шламовими каналами і наддолотним простором та промивальним патрубком, порожнина якого сполучається з промивальним каналом долота і каналом для підведення промивальної рідини містить введений додатково струминний насос, розміщений в нижній частині промивального патрубка, сопло якого сполучається з каналом для підведення промивальної рідини, дифузор - з промивальним каналом долота, а камера змішування з радіальним каналом промивального патрубка та соплом допоміжного струминного насоса для примусового видалення шламу. Запропоноване виконання пристрою дозволяє здійснювати процес буріння з підсиленою циркуляцією промивальної рідини на чистому вибої, яка створюється додатковим струминним насосом та створювати різницю тисків у випадку зашламованого вибою, внаслідок чого виникають умови для ліквідації шламової пробки. Сполучення сопла основного струминного насоса з каналом для підведення промивальної рідини. Сполучення дифузора основного струминного насоса з промивальним каналом долота дозволяє створювати пряме підсилене промивання вибою. Сполучення камери змішування з радіальним каналом промивального патрубка та соплом додаткового струминного насоса, внаслідок роботи якого виникає різниця тисків на вибої. Техніко-економічна ефективність пристрою досягається за рахунок підвищення механічної швидкості буріння та зростання проходження на долото викликаних покращенням видалення шламу з вибою та наддолотної області. На фіг.1 показаний пристій для буріння свердловин, а на фіг.2 - його гідравлічна схема. Пристрій складається з розміщеного в нижній частині колони бурильних труб 1 наддолотного перехідника 2 з допоміжним 3 та основним 4 струминними насосами і шламовими каналами 5. Нижня частина перехідника 2 з'єднується з долотом 6. Видалення шламу та транспортування його на поверхню здійснюється по кільцевому каналу 7. Сопло 8 допоміжного струминного насоса 3, призначеного для видалення шламу з наддолотної області, сполучається з радіальним каналом 9 промивального патрубка 10; дифузор за допомогою радіального канала 11 з'єднується з кільцевим каналом 7, утвореним корпусом перехідника 2 та стінкою свердлловини 12, а приймальна камера сполучається з шламовими каналами 5 та наддолотним простором. Основний струминний насос 4 розміщений у промивальному патрубку 10, таким чином, що його сопло 13 сполучається з каналом для підведення промивальної рідини бурильної колони 1, дифузор - з промивальним каналом долота 6, а камера змішування - з радіальним каналом 9 промивального патрубка 10 та соплом 8 струминного насоса 3. Пристрій працює таким чином. Промивальна рідина через канал бурильної колони 1 та промивальний патрубок 10 надходить на сопло 13 основного струминного насоса 4, проходить камеру змішування з дифузором та промивальну систему долота 6. В приймальній камері струминного насоса 4 створюється розрідження за рахунок чого здійснюється підсмоктування додаткової кількості промивальної рідини. Частина додаткової промивальної рідини надходить в приймальну камеру насоса 4 та радіальний отвір 9 через шламові канали 5, а частина через радіальний отвір 11, камеру змішування з дифузором насоса 3 та сопло 8. Витрата інжектованого потоку зменшується при зростанні степені зашламування вибою та збільшення гідравлічного опору на виході струминного насоса 4. Після досягненння критичної величини гідравлічного опору струминний насос 4 припиняє підсмоктувати промивальний розчин. В приймальній камері насоса 4 відбувається поділ основного потоку промивальної рідини. Частина потоку проходить через камеру змішування з дифузором, промивальну систему долота 6 та виходить в наддолотний простір, а частина через радіальний отвір 9 надходить на сопло 8, проходить через камеру змішування з дифузором струминного насоса 3 і через радіальний отвір 11 виходить в канал затрубного простору 7. Підсмоктування рідини струминним насосом 3 здійснюється через шламовий канал 5. При цьому на зашламованій ділянці вибою створюється різниця гідродинамічних тисків та виникають умови для розмивання шламової пробки. Після очищення вибою та ліквідації його надмірного зашламування відновлюється попередній характер циркуляції промивальної рідини, яке здійснюється внаслідок роботи струминного насоса.